Материал: atlas_01_02

Шариковые радиально-упорные двухрядные подшипники. Основной тип — 56000. Для обеспечения высокой жесткости опоры подшипники изготовляют с предварительным натягом. Могут воспринимать радиальные, осевые и комбинированные нагрузки.

Роликовые конические подшипники. Основной тип — 7000. Кон-

структивные разновидности ( на листе 350 указаны только типы 67000, 97000): 1) с упорным бортом на наружном кольце (тип 67000); 2) с большим углом конуса (тип 27000); 3) двухрядные

сцельным наружным кольцом и двумя внутренними кольцами (тип

97000); 4) четырехрядные (тип 77000).

Угол конуса: нормальный — 10...16 , большой — 21...27°. Однорядные конические подшипники необходимо регулировать при сборке. Двухрядные и четырехрядные регулировать не требуется. Роликовые конические подшипники отличаются от шариковых радиальноупорных подшипников большей грузоподъемностью, меньшими точностью и предельной частотой вращения. Стоимость этих подшипников обычно ниже, чем стоимость шариковых радиальноупорных.

Вузлах с роликовыми коническими подшипниками должна быть предусмотрена регулировка осевого зазора подшипников. Допускают раздельный монтаж наружного кольца и внутреннего кольца

скомплектом роликов. Подшипники с модифицированным контактом (бомбиной) допускают взаимные перекосы колец до 4' (без модификации — до 2', а с модификацией контакта на рабочей поверхности наружного кольца — до 8').

Шарикоподшипники упорные. Основной тип — 8000. Конструк-

тивная разновидность — двойной упорный (тип 38000). Упорные шарикоподшипники воспринимают только осевые нагрузки, лучше работают на вертикальных валах. Очень чувствительны к точности монтажа, допускают взаимный перекос колец до 2'. Из-за отрицательного действия гироскопического эффекта применяются при значительно меньшей, чем у других шарикоподшипников, частоте вращения.

Роликоподшипники упорные. Основной тип — 9000. Конструк-

тивная разновидность — двойной упорный (тип 59000). Применяются для восприятия только осевой нагрузки главным образом на вертикальных валах с малыми частотами вращения. Характеризуются весьма высокой грузоподъемностью. Очень чувствительны к перекосам колец (допустимый перекос —до Г).

Шариковые упорно-радиальные подшипники (тип 168000). Предназ-

начены для восприятия осевых, но могут воспринимать и небольшие радиальные нагрузки. Угол наклона контактной линии 45...60". Применяются при небольших частотах вращения. Менее, чем упорные шариковые, чувствительны к взаимному перекосу колец (допустимый перекос до 4').

Роликовые упорно-радиальные сферические подшипники (тип

9039000). Способны воспринимать наряду с осевыми небольшие

радиальные нагрузки. Допускают значительный взаимный перекос

колец (до 3°)-

Листы 351...356. Общий вид деталей подшипников качения.

Приведены шариковые радиальные однорядные, шариковые радиаль- ные сферические двухрядные, роликовые радиальные с короткими цилиндрическими роликами, шариковые радиально-упорные однорядные, роликовые конические однорядные и шариковые упорные однорядные подшипники.

Проектирование подшипников выполняется специализированными конструкторскими бюро. В настоящее время при проектировании особо напряженных узлов появилась тенденция к объединению деталей подшипника с прочими деталями узла. Например, дорожка качения может быть выполнена непосредственно на валу, что повышает прочность вала в этом сечении без увеличения общих габаритов.

При проектировании подобных узлов конструктор должен располагать или рабочими чертежами деталей подшипников, или данными о конструктивных соотношениях и требованиях к твердости, точности и шероховатости поверхностей этих деталей.

Шероховатость рабочих поверхностей (дорожек качения) выбирается по нормам, принятым в подшипниковой промышленности, и зависит от класса точности, типа подшипника и его габаритов.

Шероховатость торцов и посадочных поверхностей колец по ГОСТ 520—89 «Подшипники шариковые и роликовые. Технические требования» приведена в табл. 1.

Твердость колец и роликов, предназначенных для работы при

при этом для колец толщиной более 35 мм и роликов диаметром более 55 мм — 59...63 HRCЭ

из стали марки 20Х2Н44А — 59...66 HRCЭ.

Листы 357...362. Основные размеры и характеристики подшипников.

В атласе приведены данные по наиболее распространенным радиальным и радиально-упорным подшипникам.

В процессе проектирования конструктор должен выбрать тип, конструктивную разновидность и габаритные размеры подшипников. Среди большого разнообразия типов подшипников не всегда легко найти подходящий. Для этого необходимо четко знать характеристики подшипников и рекомендации по их применению. Рекомендуется прежде всего рассмотреть возможность использования дешевых и простых в эксплуатации радиальных однорядных шарикоподшипников. Применение других типов подшипников должно быть оправдано условиями эксплуатации, например требованием большего ресурса, потребностью повышенной жесткости, необходимостью компенсировать значительные перекосы осей валов и другие.

При выборе типа и размера подшипника для заданных условий работы необходимо учитывать:

1.Величину и направление нагрузки (радиальная, осевая, комбинированная).

2.Характер нагрузки (постоянная, переменная, вибрационная, ударная).

3.Какое из колец подшипника вращается (внутреннее или наружное), его частоту вращения.

4. Необходимый ресурс (в часах или миллионах оборотов)

инадежность.

5.Состояние окружающей среды (температура, влажность, запы-

температурах, измеренных на наружном кольце, до 100 С. Подшипниковые кольца и тела качения по этим нормам закаливаются и проходят отпуск при температуре 150 С. При рабочих температурах выше 120 С в металле происходят необратимые структур-

и высоких температурах следует применять подшипники со специальной стабилизирующей термообработкой или изготовленные из теплостойких сталей. Отпуск таких деталей производят при температурах, на 50 С превышающих рабочую. Условные обозначения таких подшипников дополнены справа знаками Т, Tl, T2 .........

6. Особые требования к подшипникам, вытекающие из условий их эксплуатации (самоустанавливаемость, способность допускать осевое перемещение вала, условия монтажа, требования к жесткости и точности вращения, момент трения, шумность).

Если нет особых требований к частоте и точности вращения, применяют подшипники класса точности 0 по ГОСТ 520—89.

Наметив тип и конструктивную разновидность подшипника, выполняют расчет его на статическую грузоподъемность или на заданные ресурс (долговечность) и надежность. В результате этих расчетов подбирают подшипник по каталогу.

Расчеты начинают с определения реакций в опорах.

Вал на подшипниках, установленных по одному в опоре, условно рассматривают как балку на шарнирно-подвижных опорах или как балку с одной шарнирно-подвижной и одной шарнирно-неподвиж- ной опорой. Принимают, что радиальные реакции (Fr) приложены к оси вала в точках пересечения с ней нормалей, проведенных к серединам контактных площадок на наружных кольцах. Если в одной опоре установлены два подшипника, то задача оказывается статически неопределимой. Точное решение этой задачи весьма затруднительно, поэтому в инженерной практике обычно основываются на упрощающих предпосылках. Так, при длинных валах ( l/d>=10) при установке сдвоенных радиально-упорных подшипников в одной опоре можно считать радиальную нагрузку приложенной в средней плоскости сдвоенных подшипников.

При выполнении расчетов и конструировании приходится применять метод последовательных приближений: вначале размеры подшипников и места их расположения намечают на чертеже приближенно, затем, после подбора подшипников, уточняют чертеж и расчет. В ряде случаев направление вращения может быть переменным или неопределенным, причем изменение направления вращения может привести к изменению не только направления, но и значений реакций в опорах. Некоторые нагрузки, например нагрузка на вал от муфты, могут иметь неопределенное направление. Во всех случаях при расчете реакций в опорах рассматривают опасный случай. Возможная ошибка при этом приводит к повышению надежности. Если известен закон изменения нагрузок, то расчеты выполняют по эквивалентной динамической радиальной (Рэr) или эквивалентной динамической осевой (Рэa) нагрузкам, метод расчета которых приведен ниже (формула 6).

При установке вала на двух радиальных или радиально-упорных подшипниках нерегулируемых типов внешнюю осевую нагрузку на вал (Fa) воспринимает один из них, причем в том направлении, в котором он ограничивает осевое перемещение вала.

При определении осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники регулируемых типов следует учитывать осевые силы, возникающие под действием радиальных нагрузок из-за наклона контактных линий. Задача о нахождении осевых реакций в опорах (Fa) является в этом случае статически неопределимой, так как значения этих сил зависят и от осевых составляющих радиальных нагрузок, а следовательно, от типа подшипника (шариковый, роликовый), углов наклона контактных линий, значений радиальных нагрузок, а также от того, как отрегулированы подшипники. Если

подшипники собраны с большим зазором, то всю нагрузку будет воспринимать только один (или два) шарика или ролика. Осевая составляющая от радиальной нагрузки при этом будет равна Frtg a. Условия работы подшипников при таких больших зазорах крайне неблагоприятны, и поэтому такие зазоры недопустимы. Обычно подшипники регулируют так, чтобы осевая игра при установившемся температурном режиме была близка к нулю. В этом случае при действии на подшипник радиальной силы под нагрузкой будет находиться примерно половина тел качения, а суммарная по всем нагруженным телам качения осевая составляющая будет равна

учитывать изменение этих углов под действием осевой нагрузки. Для этих подшипников е' можно определить по формуле

где С0r — базовая статическая радиальная грузоподъемность, или по рис. 1. Как следует из сказанного выше, произведение e'Fr представляет собой минимальную осевую силу FAmin, которая должна действовать на радиально-упорный регулируемый подшипник при заданной радиальной нагрузке. Сила эта возникает в месте контакта наружного кольца подшипника с крышкой корпуса. При отсутствии упора кольца в крышку оно будет отжато в осевом направлении, что приведет к нарушению нормальной работы подшипника. Таким образом, для нормальных условий работы этих подшипников должно выполняться условие

Если то более половины или все тела качения подшипника оудут находиться под нагрузкой. Жесткость опоры с ростом осевой нагрузки увеличивается, и поэтому в некоторых опорах (например, в опорах шпинделей станков) применяют сборку с предварительным натягом. В этом случае за минимальную принимают несколько большую осевую силу, например Предварительный натяг применяется и в упорных шарикоподшипниках для предотвращения гироскопического верчения шариков.

С учетом сказанного, при нахождении осевых реакций следует исходить из условия равновесия всех осевых сил, действующих на вал, и условия ограничения минимального уровня осевых нагрузок на радиально-упорные подшипники, которое обеспечивается правильной регулировкой подшипников при сборке узла вала.

Так, для схемы, изображенной на рис. 2, составляются три уравнения:

Расчеты подшипников на заданные ресурс (долговечность) и надежность по ГОСТ 18855—82 (СТ СЭВ 2793—80).

Одним из основных видов разрушения подшипников является усталостное изнашивание поверхностей качения в результате выкрашивания. Расчеты на долговечность (ресурс) основываются на экспериментальных данных, обработанных методами математической статистики, причем под долговечностью понимается свойство объекта сохранять работоспособность до предельного состояния, оговоренного в технической документации. Показателями долговечности могут служить ресурс или срок службы. Ресурс подшипника это наработка до предельного состояния, выраженная в миллионах оборотов или часах, а срок службы подшипника -календарная продолжительность его эксплуатации до момента наступления предельного состояния, выраженная в годах, месяцах, сутках, часах. Срок службы включает наработку изделия и время простоев.

При использовании данных, приведенных на листах 357...362, расчет подшипников следует выполнять только по скорректированной расчетной долговечности.

Скорректированная расчетная долговечность (ресурс) в миллионах оборотов при вероятности безотказной работы 90% шариковых подшипников

(2)

Рис. 1

Примечание. По справочнику-каталогу [1] рекомендуется три вида условий использования коэффициента а23-:

1) обычные условия применений подшипников;

2) условия, характеризующиеся наличием гидродинамической пленки масла между контактирующими поверхностями колец и тел качения (Л>=2,5) и отсутствием повышенных перекосов в узле; 3) условия второго вида при изготовлении колец и тел качения из

электрошлаковой или вакуумной сталей.

Рекомендуемые значения ресурсов подшипников различных машин в часах:

По определению ГОСТ 18855—82, базовая динамическая радиальная (осевая) грузоподъемность — постоянная радиальная (осевая) нагрузка, которую подшипник качения может воспринимать при базовой долговечности, составляющей один миллион оборотов. Следует отметить условность этого определения, так как эта нагрузка слишком большая и соответствует теоретическому участку кривой усталости, для которого расчетные зависимости 2 и 3 фактически несправедливы.

Значения Сг, приведенные на листах 357...362, взяты из спра- вочника-каталога [1 ], для которого они были подсчитаны по методике ГОСТ 18855—82.

При расчете базовой динамической радиальной грузоподъемности узла, состоящего из сдвоенных радиальных или радиально-упорных однорядных подшипников, пара одинаковых подшипников рассматривается как один двухрядный. Суммарная базовая динамическая радиальная грузоподъемность комплекта из двух шарикоподшипников Сr сум = Сr i^0,7 = Сг • 1,625, а двух (i=2) роликоподшипников Сr

сум= Сri7'9 = Сr*1,714.

Под эквивалентной динамической радиальной нагрузкой радиальных и радиально-упорных подшипников подразумевают такую постоянную радиальную нагрузку, которая при приложении к подшипнику с вращающимся внутренним и неподвижным наружным кольцами обеспечит такие же ресурс и надежность, как и при действительных условиях эксплуатации. Формулы для определения приведены на листах 357...361.

В этих формулах: Кб — коэффициент безопасности (табл. 3); KT — коэффициент температурный. Как было сказано выше, обычные подшипники предназначены для работы при температуре до 100 С. Для этих условий Кт = 1. Расчет с использованием Кт > 1 применяется в основном для подшипников из сталей типа ШХ15 с высоким отпуском (200° и выше). Эти подшипники отличаются пониженной твердостью и отмечены специальным знаком в условном обозначении. При температурах выше 100° С рекомендуется применять